Kosti: metabolizmus, hormony, Ca, P, lab. markery

Transkript

1 Kosti: metabolizmus, hormony, Ca, P, lab. markery Vladimír Soška Oddělení klinické biochemie

2 Kost - 2 složky Kost Organická (35 % hmoty) - kolagen, proteoglykany Anorganická - krystaly hydroxyapatitu Kost = živá tkáň - trvale přestavba Tvorba i odbourávání - remodelace kosti Fysiologicky Dětství - nárůst, dospělost - úbytek Převaha odbourávání - osteoporóza Převaha novotvorby - růst, mineralizace kosti

3 Osteoporóza Redukce kostní hmoty Organické + anorganické Zvýšená křehkost a lomivost Celospolečenský problém Fraktury krčku femuru 20 % úmrtnost, invalidita Dělení osteoporózy Sekundární Při jiném onemocnění (steroidy, revm. arthritis,..) Primární

4 Primární osteoporóza Typ I - postmenopauzální (estrogeny) Ženy r. Zvýšená resorpce při normální novotvorbě Typ II - senilní M+Ž, Po 65 r. Snížená novotvorba při nezměněné resorpci

5 Kostní biopsie Diagnostika osteoporózy Nejlepší, agresivní Zobrazovací techniky Ultrasono, denzitometrie, CT Měření pouze aktuální hustoty tkáně Chyba měření často větší než roční změna Laboratorní vyšetření Markery kostního metabolizmu Měření aktivity procesu Nutná kombinace metod

6 Kostní buňky Osteoblasty Osteocyty Osteoklasty

7 Kostní buňky Osteoblasty - tvorba kostní tkáně Mezenchymální kmenové buňky Po ukončení formace přeměna na osteocyty Tvorba osteoidu, mineralizace Vychytávání Ca a P z krve, tvorba hydroxyapatitu Obsahují ALP

8 Kostní buňky Osteoklasty - odbourávání (resorpce) kostní hmoty Z hematopoetických bb. Tkáňové růstové faktory (cytokiny) Enzymy a protony (ph) Pokles ph - rozpouštění krystalů hydroxyapatitu Z krystalu hydroxyapatitu uvolňují Ca a P Enzymy - proteolýza organické matrix Obsahují ACP

9 Složení Kostní matrix Kolageny, především kolagen typu I (90 %) Molekuly spojeny příčnými vazbami cross-linky Pyridinolinové, deoxypyridinolinové vazby Osteokalcin 20 % nekolagenních bílkovin Vytvářen v osteoblastech Ukazatel remodelace Syntéza - vit. K

10 Novotvorba x odbourávání kosti Novotvorbu zvyšuje STH, insulin, vit. D Fyzická aktivita! Odbourávání zvyšuje PTH, glukokortikoidy, T3, T4, TNF, interleukiny Vit. D (zvýšení obratu kosti) Fyzická inaktivita! Odbourávání snižuje Kalcitonin, estrogeny

11 Minerály, hormony, markery metabolizmu Minerály: Ca, P, Mg Hormony: Parathormon, Calcitonin, D 3 Markery kostního metabolizmu

12 Vápník - Kalcium - Ca Zásoba: kosti: mmol (1,2 kg) 99 % tělesného Ca (hydroxyapatit) Mechanická pevnost kostí Pohotová zásoba Ca pro extracelul. tekutinu Denní bilance Příjem asi 25 mmol (= 1 g.) Resorpce % Výdej: ledviny Filtrace, zpětná resorpce % Ca

13 Plazmatický Ca: 2,1-2,6 mmol/l Nedifusibilní Vázané na bílk. (albumin) - 46 % Difusibilní V komplexních sloučeninách (6 %) Citráty, fosfáty, laktáty, sulfáty Ca volné - ionizované (48 %) Biologicky aktivní Ca 0,9-1,3 mmol/l

14 Ionizované (Ca 2+ ) x celkové (Ca) Změny Ca 2+ při nezměněném celkovém Ca Koncentrace bílkovin (albumin) bílk. = podílu Ca 2+ bílk. = podílu Ca 2+ Hodnota ph ph (acidóza) = Ca 2+ ph (alkalóza) = Ca 2+ Koncentrace P P = Ca 2+ (nerozpustné komplexy Ca) P = Ca 2+

15 Ionizované (Ca 2+ ) x celkové (Ca) podílu Ca 2+ albuminu, ph, P podílu Ca 2+ albuminu, ph, P Měření celkového x ionizovaného Ca

16 Význam Ca 2+ nervosvalovou dráždivost propustnost bb. membrán a kapilár cév Tvorba kostní hmoty Svalová kontrakce Hemokoagulace Laktace

17 Parathormon Kalcitonin Vitamin D Řízení metabolizmu Ca

18 Parathormon: 1,5-7,6 pmol/l Polypeptid, příštitná tělíska (4) Řízení sekrece: hladina Ca 2+, kalcitriol Metabolizmus Játra, ledviny Játra - štěpení na: C-terminální a N-terminální fragment Krev: intaktní + c-terminální fragment C-terminální fragment - neúčinný Intaktní PTH - účinná látka Ledviny Vylučování obou fragmentů

19 Parathormon Základní regulační hormon Ca-P matabol. Hladina ionizovaného Ca v extracelulární tekutině Ca = sekrece PTH Ca = sekrece PTH Cílové tkáně pro PTH Kosti, ledviny: přímo Střevo: nepřímo přes vit. D 3

20 Parathormon - cílové tkáně Kost - novotvorby, odbourávání Vyplavení Ca do krve, Ca Ledviny Tubuly ledvin reabsorpce Ca, reabsorpce P a HCO - 3 hydroxylace D vit. (syntézy 1,25-OH-vit. D) Střevo 1,25-OD vit. D - vstřebávání Ca

21 Problematika stanovení PTH Degradace v krevní cirkulaci Fragmenty - inaktivní Fragment 7-84 AMK u HD pacientů, inaktivní, zachycován většinou souprav na stanovení PTH

22 Hyperparathyreóza Primární Adenom příštitných tělísek Hyperplázie, karcinom Příznaky Polyurie, polydipsie, sval. slabost, nausea Laboratoř: Hyperkalciúrie, hypofosfatémie, ALP Oxalátová nefrolitiáza Sekundární Dlouhodobá stimulace příštit. tělísek Chron. selhání ledvin Normální nebo snížené Ca, P

23 Primární Hypoparathyreóza Chybění příštitných tělísek Operace, zánět Pseudohypoparathyreóza Sekrece PTH v normě Vadné receptory pro PTH (kost, ledviny) Klinika Pokles Ca, ALP, vzestup P Osteomalacie, křivice

24 Kalcitonin: 0-10 ng/l Polypeptid, parafolikulární bb. thyroidey Sekrece - hladina Ca 2+ Ca 2+ = zvýšení tvorby Ca 2+ = útlum tvorby Cílové tkáně: kost, ledviny Kost - ukládání Ca do kostní hmoty Ledviny - rezorpce fosfátů

25 Kalcitonin Vliv na metabol. Ca u člověka Zanedbatelný Význam - léčba osteoporózy Zvýšení - nádorový marker Některé tumory štítnice Tumory jiných tkání

26 Vitamin D (cholekalciferol = prohormon) Cholekalciferol (D 3 ) - živočišný původ Ergokalciferol (D 2 ) - rostlinný původ Zdroj: potrava, tvorba v kůži Tvorba v kůži vlivem UV záření Syntéza z 7-dehydrocholesterolu Tepelná izomerace Krev - transportní protein Ergokalciferol (D 2 ) Syntéza z ergosterolu (potrava)

27 Aktivní vit. D = steroidní hormon Další metabolizmus = hydroxylace Nutný vit. C Játra: 25-hydroxyvitamín D (kalcidiol) Ledviny: 1,25- dihydroxyvitamín D (kalcitriol) Řízeno PTH - stimulace Stanovení - Sezónní variabilita!!!

28 Aktivní vit. D = steroidní hormon Funkce kalcitriolu Střevo Stimulace resorbce Ca a P Calbidin - Ca vázající protein Příštitná tělíska D3 syntézu PTH, D3 syntézu PTH Kost - remodelace diferenciace osteoblastů Syntéza organické kostní matrix aktivitu osteoklastů Odbourávání kostní hmoty

29 Změny hladiny Ca v krvi Hypokalcémie Příčiny Dlouhodobý nedostatečný přívod Porucha vstřebávání: nedostatek vitaminu D Nedostatek parathormonu Příznaky: parestézie, tetanie, křeče, dušnost Hyperkalcémie Příčiny Zvýšené vstřebávání (nadbytek vitamínu D) Nadbytek parathormonu Příznaky: Svalová slabost, nausea, polyurie

30 Ca v séru - preanalytika Odběrové soupravy: ne EDTA, Na-citrát!! Měřit ionizované Ca

31 Ca v moči/24 hod - preanalytika Ca/24 hod v moči Sběr bez acidifikace Riziko precipitace Nepromíchání vzorku Měření MM P Mytí sběrné nádoby - fosfáty v mycích prostř.

32 Zásoba: 600 g Fosfor - P 85 % - skelet (hydroxyapatit, 85 % P, 20 mol) 15 % - měkké tkáně, ECT Anorganický P v plazmě Hydrogen- a dihydrogen-fosforečnany (4 : 1) Dospělí 0,7-1,6 mmol/l Děti do 2,2 mmol/l Vylučování močí: mmol

33 Význam P Minerální součást kostní hmoty Klíčové organické sloučeniny DNA, RNA, fosfolipidy, koenzymy (ATP..),... Esterifikace glycidů Nutné pro jejich metabolizmus Anorganické fosfáty v krvi i moči Pufrovací vlastnosti

34 Zvýšení Změny koncentrace P v krvi Růst (fysiol) Chronické selhání ledvin Hypoparathyreóza Intoxikace vit. D Snížení Poruchy vstřebávání, anacida Hyperparathyreóza Hypovitaminóza D

35 Distribuce Hořčík - Mg 55 % v kostech (1 000 mmol = 25 g) 45 % intracelulárně (vazba na ATP, GTP...) 2 % ECT (plasma 0,3 %) Plasma 33 % vazba na bílkoviny 57 % ionizovaná frakce 10 % komplexy Citráty, fosfáty, další anionty

36 Hořčík - význam Kofaktor asi 300 enzymů ATPázy, fosforyláza, Na-K-ATPáza Stabilizace bb. membrán Sekrece parathormonu Podpora fibrinolýzy nervosvalovou dráždivost Tvorba kostní hmoty Brání tvorbě močových konkrementů

37 Hypermagnezémie Mg - změny v krvi Selhání ledvin Acidóza Příznaky: slabost svalů, útlum CNS, arytmie Hypomagnezémie Snížený příjem nebo absorpce Zvýšené ztráty (průjmy, zvracení, ledviny) Příznaky: tetanie, křeče

38 Minerály, hormony, markery metabolizmu Minerály: Ca, P, Mg (sérum, odpady v moči) Hormony: Parathormon, vitamin D Ukazatele kostního metabolizmu Novotvorba kosti Osteokalcin Kostní ALP, PICP Resorpce kosti ICTP ( -Crosslaps) TRACP (tartát-rezistentní ACP) Hydroxyprolin, Deoxypyridinolin

39 Osteokalcin Vedle kolagenu hlavní bílkovina kostní tkáně Syntéza - kalcitriol + vit. K., vazba hydroxyapatitu Vlastnosti Velmi malá molekula, rychle vyloučen močí Zvýšená hladina při renální insuficienci Diurnální rytmus - nejvíce v noci Stanovení v krvi - dnes hlavní marker novotvorby kosti /l Ve vývoji je stanovení Osteonektinu

40 Kostní ALP Membrána osteoblastů Aktivita osteoblastů -přestup do krve Izoenzymy ALP Obtížné odlišení kostní a jaterní ALP Stejná skladba molekul AMK

41 PICP: Karboxyterminální propeptid prokolagenu I Kolagen typu I = 90 % organické kostní hmoty Syntéza - prokolagen I Před zabudováním do kostní hmoty Odštěpení propeptidů N-terminální: nestálý, méně vhodný C-terminální (PICP): stabilní Dnes již practidky nepoužívaný Problém stanovení v moči

42 Schéma vzniku molekuly kolagenu typu I z prokolagenu a jeho další odbourávání: PICP = karboxyterminální propeptid prokolagenu I; ICTP = karboxyterminální telopeptid kolagenu I; PINP a INTP jsou obdobné N-terminální peptidy.

44 C- terminální fragment telopeptid kolagenu I (ICTP, CTX, beta-crosslaps) Při degradaci kolagenu typu I uvolňovány Aminoterminální telopeptid (NTX-I) Karboxyterminální telopeptid (CTX-I) Specifické pro kost CTX-I (ICTP, CrossLaps), nebo Malá molekula, filtrován ledvinami Míra resorpce kosti V současné době nejpoužívanější marker kostní resorbce Imunochemické stanovení v krvi Do 0,3 ug/l

45 Telopeptidy kolagenu typu I Schéma vzniku ICTP (karboxyterminálního telopeptidu kolagenu I) a INTP (aminoterminálního telopeptidu kolagenu I)

46 Tartarát-rezistentní ACP (TRACP) ACP izoenzymy Prostata, trombocyty, erytrocyty, kost-osteoklasty ACP v osteoklastech Součinnost při odbourávání kostní hmoty Aktivita ACP = intenzita kostní resorpce Není inhibována tartarátem Stanovení Tartarát inhibuje prostatickou ACP Stanovení v plasmě - zábrana vzestupu thr. ACP Není-li hemolýza, není ani ery. ACP

47 Hydroxyprolin AMK v kolagenu, uvolněn při odbourání Vylučován do moče Nevýhody Sběr moče, hydrolýza peptidů Není specifický pro kost Kolagen, C1 složce komplementu Dnes obsoletní, nepoužívá se

48 Pyridinolin, deoxypyridinolin (cross-links) Spojky - příčné vazby mezi kolagenními vlákny Tvorba z hydroxylyzinu Odbourávání kolagenu Uvolnění těchto složek do krve, přechod do moče Pyridinolin - nespecifický (kost, chrupavka)

49 Pyridinolin, deoxypyridinolin (cross-links) Vazby mezi kolagenními vlákny Tvorba z hydroxylyzinu Odbourávání kolagenu Pyridinolin - nespecifický (kost, chrupavka) Deoxypyridinolin - specifický pro kost Vylučování do moče Nezávislé na dietě, funkci ledvin Diurnální kolísání Dnes již málo používán (problém moče)